Снег как проводник тепла

Греет ли снег?

Часто говорят: «снег греет землю». Верно ли это? Ведь снег – тот же лед, только в размельченном виде. Как же может лед греть?

Послушаем сначала, что говорит опыт. Зароем в землю на небольшую глубину два термометра: один – под почву, покрытую снегом, другой – под почву обнаженную. Мы убедимся, что тот градусник, который под снегом, покажет более высокую температуру. Разница в морозные дни бывает очень заметна. Например, при опытах, которые делались в парке Лесной академии (Санкт-Петербург), градусник, зарытый на 40 см в землю под снегом такой же толщины, показывал на 12° выше, чем градусник под землей без снега. А когда градусники помещались у самой поверхности земли, разница доходила в сильные морозы до 32°. Подобные

же опыты делались и под Москвой; здесь в 21-градус-ный мороз градусник под снегом показывал всего на пол градуса ниже нуля.

Значит, – как ни странно, – снег действительно греет землю. Нужно ли говорить, как важно это для земледелия? Ведь иначе семена озимого хлеба, не защищенные от морозов снежным покровом, погибли бы. Земледелец страшится бесснежной зимы и не сеет озимей в тех местах, где снега выпадает слишком мало. В Чите, например, где из-за недостатка снега нередко всю зиму ездят на колесах, сеют только ячмень, яровую рожь и пшеницу. В Восточной Сибири из-за малоснежья не разводят фруктовых деревьев, так как корни их вымерзли бы. А в других частях Сибири, где морозы не слабее, зато снега больше, сеют озими и разводят фруктовые сады.

От чего же зависит греющее действие снега? Не надо думать, что снег придает почве теплоту, как пламя примуса придает тепло воде или печка – воздуху. Снег не может сообщить другим вещам того тепла, которого в нем самом нет. Он греет почву лишь в том смысле, в каком шуба или одеяло греют наше тело. Если вы закутаете в шубу куклу, она нисколько не согреется. Лучший способ предохранить лед от таяния – завернуть его в шубу. Вы понимаете, в чем тут дело: шуба греет нас потому, что в нашем теле имеется теплота, которой шуба мешает уходить наружу. Снег тоже мешает теплоте, которая запасена почвой, уходить из нее. Когда поздней осенью почва поступает под снег, она еще заключает в себе немало теплоты из той, которая внесена была в нее лучами летнего солнца. Снег не дает этой теплоте так быстро уходить, как из почвы обнаженной; оттого и наблюдается заметная разница температур, которая дает нам право говорить, что снег «греет» землю.

Что однако общего между снегом и шубой? Почему два столь разнородных материала обладают одинаковым свойством – слабо пропускать сквозь себя теплоту? Чтобы хорошенько в этом разобраться, надо знать, чему обязаны своим греющим действием наша одежда и стены наших домов. Многим покажется невероятным, что греющее действие одежды и стен жилища зависит не от их плотного материала, а от содержащегося в них… воздуха! Между тем это неоспоримо установленный факт.

Измерениями доказано, что твердое вещество шерсти проводит теплоту в 9 раз лучше, чем воздух, шелка – в 17 раз, льна и хлопка – в 27 раз. Это значит, что, если бы наша одежда была сильно спрессована и воздух из ее пор выгнан, она быстро передавала бы теплоту вашего тела наружу и вам было бы в ней холодно. В действительности же все ткани и материалы, из которых мы шьем одежду, заключают в своих порах очень много воздуха, – по объему гораздо больше, чем плотного вещества. Бумажная ткань состоит из воздуха наполовину, а шерсть и мех – на 90 %. Человек в шерстяной одежде или в мехах в сущности одет в воздух!

То же можно сказать и о стенах домов. Дерево содержит в своих порах воздух в количестве, составляющем 60–70 % объема древесины. В кирпиче меньше воздуха – всего 20 %; оттого стены кирпичных домов приходится делать значительно толще деревянных; ведь греющее их действие зависит только от воздуха, а не от древесины или глины. Что воздух чрезвычайно медленно проводит теплоту и потому отлично ограждает вещи от охлаждения, известно, вероятно, всем. Двойные рамы «греют» потому, что между ними замкнут слой воздуха.

Снег сходен с шерстью, мехом, деревом тем, что заключает в своих порах очень много воздуха. Из 10 л снега получается после таяния всего 1, много – 2 л воды; остальные 8 или 9 л объема снега составляет воздух в его порах. Значит, в снеге 80–90 % воздуха. Чем больше воздуха в снеге, т. е. чем он рыхлее, тем хуже проводит он теплоту и тем, следовательно, лучше предохраняет от охлаждения. Зависимость здесь такая: вдвое менее плотный снег проводит теплоту вчетверо хуже; втрое менее плотный – в 9 раз хуже и т. д.

Свежевыпавший снег, состоящий на 9 / 10 из воздуха, в 6 раз лучше предохраняет от охлаждения, чем такой же толщины слой кирпичной кладки; в 2 раза лучше, чем сосновая стена, и даже немного лучше, чем войлок. Вата отепляет всего вдвое лучше такого снега. Снег слежавшийся, вдвое более плотный, чем предыдущий, отепляет в 4 раза хуже свежевыпавшего, но все еще в 1 1 / 2 раза лучше кирпичной кладки.

– Однако, – скажет иной читатель, – если все дело в воздухе, то ведь он всегда прилегает к почве, всегда окружает наше тело, даже и тогда, когда нет снега, нет одежды. Почему же свободный воздух не греет, а такой же воздух, замкнутый в порах снега и одежды, греет?

Во-первых, и свободный воздух до некоторой степени греет, т. е. предохраняет от охлаждения. Почему нам тепло в натопленной комнате? Оттого, думаете, что теплота нагретого воздуха переходит в наше тело? Нет, такого перехода быть не может (разве лишь в бане), потому что наше тело теплее воздуха в комнате, а теплота переходит только от более нагретого тела к менее нагретому. В действительности теплый воздух в натопленной комнате, как плохой проводник, лишь замедляет отток теплоты из нашего тела; это и ощущается нами как согревание.

Но свободный воздух «греет» слабо, и вот почему: нагретые телом слои воздуха, более легкие, оттесняются вверх более тяжелыми, ненагретыми, и, непрерывно сменяясь, уносят теплоту нашего тела. Чтобы сделать воздух дурным проводником тепла, надо ослабить его подвижность, лишить его возможности перемешиваться. В таком состоянии и находится воздух в порах одежды и снега.

Итак, вот в чем состоит греющее действие снега на покрытую им землю: он не повышает температуры почвы, а только замедляет остывание земли, нагретой лучами летнего солнца.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник

Снег как проводник тепла

Главная
• Список секций
• Физика
• Свойство снега сохранять тепло

Свойство снега сохранять тепло

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Введение

Трудно себе представить леса и равнины, величавые горы, да и всю нашу жизнь без снега, без его очарования. Зимой в нашей стране снег одевает белым покрывалом огромные пространства на долгие месяцы. В каждой снежинке предстают перед нами красота и гармония природы. Снег — чудеснейшая особенность нашей планеты. Он обладает многими свойствами: без вкуса и запаха, тает при комнатной температуре, белого цвета, рыхлый.

Также снег обладает ещё одним свойством – он плохой проводник тепла. Он является укрытием для многих растений и животных. Даже человек строит себе жилища из снега, используя его свойство – сохранять тепло, накопленное предметом.

Цель работы: проведение экспериментального подтверждения сохранения тепла снегом

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1.Изучить литературу по данной теме.

2.Узнать о значении снега в жизни животного и растительного мира.

3. Познакомиться с постройками жилищ жителей Северного края-иглу.

4.Провести опыты по подтверждению сохранения тепла снегом.

5.Обобщить полученные результаты и сделать вывод.

Гипотеза: предположим, что снег не греет, а сохраняет тепло, исходящее от различных предметов.

Объект исследования: снег.

Предмет исследования: способность снега сохранять тепло.

Актуальность и практическая значимость работы:

В нашей местности холодная и длинная зима. Многие культурные и дикорастущие растения неустойчивы к низким температурам, зимуют и выживают лишь благодаря снегу. В бесснежные зимы они гибнут.

Для многочисленных животных жизнь продолжается в любое время года. Помимо теплых зимних нарядов из перьев или меха пережить стужу им помогает снег. Многие мелкие животные прячутся под снегом и находят себе пищу.

Человек должен уметь использовать снежный покров, управлять им. Для этого надо, конечно, знать свойства снега.

Данная работа может быть использована как, дополнительный материал на уроках окружающего мира. Мое исследование – это попытка привлечь внимание моих сверстников к познанию нового.

Основная часть

Теоретические исследования

1.1. Снег и его свойства

Что же такое снег? Словарь Даля разъясняет нам, что снег — это «мерзлые пары, падающие в виде хлопьев, клочьев, с облаков; самый рыхлый лед, заменяющий зимой дождь».

В толковом словаре Ушакова написано: «Снег это атмосферный осадок в виде белых хлопьев, состоящих из спаянных кристалликов воды разных форм, преимущественно в форме звездочек»[1].

Теперь даже дошколята знают, что все снежинки представляют собой шестиугольники и узор каждой из них уникален, то есть, не существует двух одинаковых снежинок. Но впервые об этом факте сообщил астроном и астролог Кеплер в 1611 в своем научном трактате «О шестиугольных снежинках». А у католиков даже есть праздник летнего снегопада. Связан он с легендой, согласно которой Дева Мария летом выпавшим снегом указала место, где следовало воздвигнуть храм в ее честь.[2] Изучая различные источники, мы узнали, что многие царицы и придворные дамы активно использовали омолаживающие свойства снега и льда.

От теоретических изучений мы перешли к практической деятельности. При наблюдении обратили внимание, что в морозную погоду снег падает отдельными снежинками — прозрачными льдинками с шестью лучами. При сильном ветре лучи и грани у них обламываются. И белые цветы, и звезды превращаются в снежную пыль.

Сильный ветер при небольшом морозе может скатать снежинки в плотные белые шарики. Тогда с неба падает «крупа». Она похожа на снежки, которые мы лепим из снега, только очень маленькие, меньше горошины. Если на земле нет сильного мороза, снежинки прилипают друг к другу, при этом образуются хлопья различной величины. Когда лыжник на большой скорости падает в снег, ему не больно. Потому, что снег – это множество снежинок, между которыми находится воздух, почти как огромная перина.

Снег — непрозрачный, рыхлый, сыпучий, плавает в воде, под действием тепла превращается в воду.

1.2. Значение снега в жизни животного и растительного мира

Для многочисленных животных жизнь продолжается в любое время года. Помимо теплых зимних нарядов из перьев или меха пережить стужу им помогает снег. В толще снега бывают прорыты целые лабиринты ходов, в которых кипит невидимая для нас жизнь. Спешит по своим делам, чаще всего, чтобы раздобыть себе пищу, пушистая звериная «мелкота». Это полевки, а также землеройки – небольшие, ведущие в основном ночной образ жизни.

Немало птиц знают, что снег не дает замерзнуть, и поэтому лю­бят в нем отдыхать днем или спать ночью. Среди таких птиц ряб­чики, полевые тетерева и куропатки, а также более мелкие пти­цы: коноплянки, снегири и воробьи. Если снег глубокий и пушистый, некоторые птицы ны­ряют в него прямо с разлету, подобно тому, как морские птицы ныряют в воду. Таким хитрым способом они не оставля­ют следов, по которым хищники могли бы увидеть или учуять их.

Вода в реке закрыта снежно – ледовым покрывалом, которое надёжно защищает воду от замерзания, а растения, рыбу и других животных от гибели.

«Снега надует – хлеба прибудет», — говорят в народе. Так оно и есть. В августе на полях сеют рожь. В конце сентября появляются всходы. Поля похожи на красивый зеленый ковер. Если этот ковер не окажется под снегом, то большая часть урожая погибнет. Снег прикроет луга и поля, и под снежным покровом не страшен мороз озимым хлебам в поле и многолетним травам на лугу.

Под снегом почти не бывает больше двух градусов мороза. [3] Многие дикорастущие и культурные растения зимуют и выживают лишь благодаря снегу. В бесснежные зимы корни гибнут и растение умирает.

Чтобы снега на полях задерживались больше, люди ещё с осени расставляют по лугам и полям рядами щиты, которые хорошо задерживают снег. Около них ветер наметает большие, снежные сугробы.

На севере охотники, застигнутые метелью, когда до дома далеко, ложатся в снег с собаками вместе, и их заносит снегом. После метели они выбираются из снега живыми.[3]

1.3. Жилище северных народов-иглу

Снег – это атмосферные осадки, состоящие из мелких кристаллов льда. Снег выпадает на поверхность земли в форме снежинок. При этом, если внимательно рассмотреть снежинки, то можно заметить, что между отдельными снежинками имеются большие промежутки, которые заполнены воздухом. А как нам объяснила Марина Викторовна Мальцева – учитель физики, что воздух между снежинками плохо проводит тепло и не дает теплу уйти, как раз именно это и обеспечивает теплоизоляцию. Даже пятисантиметровый слой снега способен защитить корни растений при сильном морозе. Но при условии: снег должен быть рыхлым. Чем плотнее снег, тем меньше корни растений защищены от промерзания.

Кроме того, мы узнали, что эта способность снега не пропускать тепло, называется теплопроводность.

Итак, из беседы нам стало понятно, что сам по себе снег тепла не дает, но снежный покров препятствует потере тепла, уменьшает промерзание почвы и способствует лучшему сохранению растений.

Люди используют это свойство снега при постройке жилищ.

Жители Северного края — эскимосы, строят себе жилище из снега. Почему? Ответ прост, больше не из чего строить. Иглу, так называются снежные домики жителей севера.

Они представляет собой куполообразную постройку диаметром 3-4 метра и высотой около двух метров, из уплотненных ветром снежных или ледяных блоков. Свет в иглу проникает прямо через снежные стены, хотя иногда устраивают окна из тюленьих кишок или льда.

Название «иглу» переводится с языка северных жителей, как «зимнее жилище эскимосов». Зачем нужен снежный дом? Эскимосы живут в суровых условиях крайнего Севера, где постоянно дуют холодные ветры, несущие с собой обильные снегопады.

Жители региона выживают благодаря стадам северных оленей, находящихся в постоянном движении в поисках пищи в тундре. Эскимосы не могут иметь стационарный крепкий дом, так как им приходится двигаться за стадом. Многим покажется странным, как это из снега можно построить теплое жилище, укрывавшее людей в лютые морозы и ветры. Но на самом деле жилище эскимосов очень теплое. Путешественники, альпинисты и исследователи Арктики не раз в этом убеждались. Так что знания правил построения иглу может пригодиться всем любителям путешествий и искателям приключений.

Нужно брать плотный, сухой снег с равномерной мелкозернистой структурой, хорошо удерживающей тепло. Необходимые блоки выпиливают ножовкой или вырезают острым длинным ножом. Строительство иглу начинается с продумывания размеров помещения. Для небольшой семьи достаточным будет строение диаметром в 3 м и высотой потолка в 2 м.

Существуют целые деревни для нескольких семей, состоящие из большого числа иглу. Обычно они под снегом соединяются между собой коридорами, по которым люди могут навещать родственников, не выходя на холодную поверхность долгой зимней арктической ночью. Напротив входа делается лежанка из снега, покрытая шкурами тюленей или оленей в два слоя. Для выхода дыма в крыше, выдалбливается небольшое круглое отверстие, в которое вставляется труба. Входное отверстие завешивают ширмой из плотной материи или шкур животных. (Приложение1)

Практическая часть

2.1.Эксперимент 1

Чтобы выяснить, действительно ли под снегом теплее, мы провели такой эксперимент.

Вечером налили в одинаковые бутылки одинаковое количество воды. Одну бутылку зарыли глубоко в сугроб, а вторую оставили сверху на сугробе. Утром мы посмотрели, что произошло.

В бутылке, которая находилась на поверхности сугроба, вода замерзла и бутылка раскололась. В бутылке, закопанной в сугроб, вода тоже замерзла, но стеклянная бутылка осталась целой.

Значит действительно, внутри сугроба теплее, чем на его поверхности. (Приложение 2)

2.2.Эксперимент 2

Мы раскопали участок земли и под толстым слоем снега нашли зелёные листочки садовой клубники. Следовательно, слой снега защищает корни растений от вымерзания. Это свойство снега человек широко использует в сельском хозяйстве, высевая осенью озимые. Под снегом эти сорта зерновых прекрасно переносят зиму. Ранней весной дают всходы. Урожай озимые дают раньше, чем при обычных посадках зерновых. (Приложение 3)

2.3. Эксперимент 3

Свойство снега сохранять тепло используют эскимосы, строя из него себе жилище — иглу.

Мы тоже решили построить снежный домик. Выпилили из снега ножовкой бруски и сложили из них снежный домик, похожий на дом эскимосов-иглу. 28 января было не очень холодно. Температура воздуха минус 12 градусов, но дул очень сильный пронизывающий ветер. В нашем домике было намного теплее, ведь ветра там не было. Затем мы закрыли вход одеялом и зажгли свечи. Чем дольше мы обогревали помещение, тем теплее в нем становилось. Через час термометр показывал минус пять градусов. Мы погасили свечу и продолжили наблюдение. Через два часа температура не понизилась.

Значит, снежные блоки не пропускали тепло, а задерживали его внутри. (Приложение 4)

2.4. Эксперимент 4

Мой дедушка увлекается рыбалкой. Особенно он любит зимнюю рыбалку. Дедушка рассказал, что рыбаки укрываются от холода в палатках. Мне стало интересно, что лучше охраняет тепло, мой снежный домик или дедушкина палатка.

4 февраля температура воздуха была -7 градусов. Мы зажгли в палатке свечу и температура начала повышаться. Через 10 минут температура повысилась до – 3 градусов, через 25 минут до + 5 градусов, а через 60 минут достигла отметки +15 градусов.

Когда мы потушили свечу, температура воздуха в палатке начала резко понижаться. Через 5 минут температура воздуха была +7 градусов, через 10 минут 0 градусов, а через 15 минут температура в палатке стала такой же, как за ее пределами, то есть -7 градусов.

Из этого эксперимента следует, что при наличии источника тепла прогреть воздух в палатке можно довольно быстро. Но температура воздуха в палатке быстро понижается при отсутствии источника тепла. (Приложение 5)

Вывод: и палатка, и иглу изолируют от мороза и ветра. Долговечны. Легко и быстро возводятся. Иглу при этом не требует никаких материальных затрат. При наличии дополнительного источника тепла (свеча, горелка) прогреть воздух можно довольно быстро. Однако, в палатке воздух прогревался быстрее, но в снежном домике, даже при отсутствии источника тепла, температура воздуха длительное время не понижалась. Почему? Снег имеет свойство хорошо сохранять тепло.

III. Заключение

В процессе работы мы узнали, что снег – это не просто зимний пейзаж, снег – это высокие урожаи, строительный материал для зимовий и различных хранилищ на севере. Источник воды на юге. Он является укрытием от холода для многих растений и животных. Даже человек строит себе жилища из снега, используя его свойство – сохранять тепло, накопленное предметом. С глубиной снега температура повышается. Чем глубже снег, тем больше разность температур на поверхности снега и на поверхности почвы под снегом.

Опытным путем мы доказали, что выражение «снег греет» используется в переносном значении, так как снег, ложась на землю, согретую летним солнцем, не дает ей остывать. Кроме того, мы узнали, что эта способность снега не пропускать тепло, называется теплопроводность.

Мы считаем, что выдвинутая нами гипотеза подтвердилась. Снег не греет, но хорошо сохраняет тепло.

Список использованной литературы

Большая книга для любознательных. Москва «Росмэн», 2000

Я познаю мир. Детская энциклопедия. Москва ООО «Издательство АТС», 2003

Источник